基于Internet和专家系统的温室环境监控系统的研究

论文摘要

本文详细介绍了现代温室控制技术的发展历程,并根据其国内外应用及发展现状进行预测,认为温室专家系统是温室控制技术的发展方向。专家系统拥有领域专家多年积累的经验和专业知识,达到人类专家的专业水平;专家系统综合了计算机技术平台的快速、准确等特性,便于保存和大面积推广各种专家的宝贵知识,极大地扩展了人类专家的能力。发达国家经验表明通过专家系统等信息技术整理、推广农业领域专家的先进技术和农业工厂的先进管理经验,全面提升农业生产、管理、经营水平有重要的现实意义。粗糙集理论是一种建立在集合论基础上的软计算办法,它认为知识是人类和其他物种所固有的分类能力,由此扩展出知识约简、相对约简、知识的依赖性等概念。本文采用粗糙集理论对决策表的相对约简,获取去除冗余属性的决策规则。通过实验对温室控制系统进行数据采集,建立温室数学模型后用MATLAB仿真,仿真结果证明模糊专家控制器对温室控制效果良好。根据设施农业特点,设计了一种基于ARM实现温室环境的远程调控系统。该系统主要由农业传感器,嵌入式现场控制器、远程监控计算机等组成。提出以高性能嵌入式网络部件为桥梁,向下兼容CAN现场总线的专用测控网络,向上以局域网接入Internet的监控方案。该方案有很强的实用性、易于与企业的管理网络集成。系统融合了温室环境专家系统的建立技术,嵌入式系统设计开发技术,CAN总线技术,以太网络技术,传感器技术等,适合于在大型的温室群监控系统中推广应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的意义
• 1.2 现代温室控制技术概况
• 1.2.1 国外发展概况
• 1.2.2 国内发展概况
• 1.3 农业专家系统概述
• 1.3.1 专家系统定义
• 1.3.2 专家系统结构
• 1.3.3 专家系统的基本原理
• 1.3.4 国内外发展概况
• 1.4 论文的主要研究工作
• 本章总结
• 第二章 温室环境因素及常用设备
• 2.1 温室主要气候环境参数及控制特点
• 2.1.1 温室主要环境参数
• 2.1.2 温室控制的特点
• 2.2 温室中常用控制执行设备
• 2.3 温室控制系统设计
• 2.4 温室远程监控系统目标要求
• 本章总结
• 第三章 温室远程监控系统结构研究
• 3.1 调研以色列农业自动化系统
• 3.2 温室监控系统基本组成
• 3.2.1 系统服务器
• 3.2.2 本地控制系统
• 3.2.3 测量部件和控制机构
• 3.3 系统涉及的网络技术
• 3.3.1 工业以太网
• 3.3.2 CAN 现场总线
• 3.3.3 Internet 信息网络技术
• 3.4 温室远程监控的网络协调方案
• 3.5 温室远程控制流程图和工作原理
• 3.5.1 远程控制流程图
• 3.5.2 系统工作原理
• 本章总结
• 第四章 温室环境控制专家系统
• 4.1 专家系统应用于温室气候控制
• 4.2 环境控制知识的获取
• 4.2.1 知识获取
• 4.2.2 基于Rough 集知识获取
• 4.2.3 基于Rough 集的温室环境控制知识的获取
• 4.3 知识表示与规则库的建立
• 4.3.1 知识表示方法
• 4.3.2 温室专家系统的规则库
• 4.3.3 规则存储
• 4.4 专家系统数据库设计
• 4.5 推理机制
• 4.5.1 推理控制策略分析
• 4.5.2 温室专家系统推理机实现
• 4.5.3 模糊专家控制器设计
• 4.6 专家系统设计
• 4.6.1 基于JAVA 设计专家系统
• 4.6.2 模糊专家控制器实现
• 4.7 MATLAB 访真实验分析
• 4.7.1 温室环境动态数学模型
• 4.7.2 建立MATLAB 仿真模型
• 4.7.3 仿真结果分析
• 4.8 多种控制方式比较
• 本章总结
• 第五章 嵌入式现场控制器设计
• 5.1 硬件开发平台选择
• 5.1.1 ARM 简介
• 5.1.2 嵌入式微处理器 ARM7 TDMI S3C4510B
• 5.2 软件开发平台选择
• 5.2.1 μC/OS-II 嵌入式操作系统
• 5.2.2 μC/OS-II 的总体结构
• 5.3 现场控制器设计
• 5.3.1 现场控制器硬件设计
• 5.3.2 现场控制器软件设计
• 5.4 μC/OS-II 实时操作系统在ARM7 微处理器上的移植
• 5.4.1 μC/OS-II 移植对微处理器的要求
• 5.4.2 μC/OS-II 实时操作系统的移植
• 本章总结
• 第六章 总结与展望
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表的学术论文
• 致谢